Rede Mesh repensada para ambientes lotados

Uma tecnologia de rede descentralizada originalmente construída para campos de batalha e Homem em Chamas está hoje sendo reimaginado do zero.

Redes mesh– nomeados por suas conexões semelhantes a redes de pesca – surgiram nas últimas décadas a partir de métodos matemáticos rigorosos. pesquisar em manter o fluxo de dados mesmo quando partes de um sistema falha. Mas a teoria nem sempre correspondeu à realidade. Mundo actual redes mesh revelaram-se vulneráveis ​​a paralisações em alguns as próprias configuraçõescomo certos tipos de grandes multidões, eles deveriam ser bons em lidar.

Então pesquisadores de Universidade Johns Hopkins, Harvarde o Metropolis School de Nova York construíram recentemente um protótipo rede em malha sistema que foi endurecido para alguns dos ambientes mais desafiadores e adversários: protestos políticos.

Em um papel apresentado na semana passada na ACM Conferência sobre Segurança de Computadores e Comunicações em Taipeios pesquisadores anunciaram um protótipo rede em malha chamado Amigo. O Amigo, para começar, foi projetado para funcionar em ambientes onde o Web foi desligado, como visto durante os distúrbios em Índia, Iraque e Síriaentre outros países.

“Desligar a Web em tempos de grandes protestos civis é uma forma de impedir que as pessoas se organizem e se unam”, afirma Tushar Joisprofessor assistente de engenharia elétrica na Faculdade Municipal. “É para isso que estamos adaptando especificamente nossa tecnologia.”

Amigo propõe pelo menos três maneiras de reforçar as abordagens mais tradicionais de redes mesh. Bolsa recente sobre interrupções de malha em cenários de protesto revela problemas como falha na entrega de mensagens de rede, aparência fora de ordem e exposição dos usuários ao rastreamento, mesmo que os nós da rede (por exemplo, telefones que executam o aplicativo mesh) estejam próximos uns dos outros. Os pesquisadores descobriram que investigar as comunicações criptografadas de alto nível da rede mesh e descobrir os detalhes básicos Wi-fi as operações revelaram oportunidades que as redes mesh anteriores não conseguiram aproveitar.

“A história é a criptografia por si só não nos salvará”, diz Jois. Jois e colegas apresentaram um versão do jornal Amigo no início deste ano no Conferência sobre criptografia do mundo actual em Sófia, Bulgária.

Por que os protestos políticos são importantes nas redes mesh

Amigo tirou lições importantes um conjunto de estudos sobre redes mesh em uma série de protestos políticos recentes – incluindo Ações pró-democracia de Hong Kong em 2019 e 2020.

Por exemplo, a forma como as redes mesh anteriores lidavam com o roteamento de suas mensagens poderia acidentalmente levar a uma inundação da zona. Vários nós em uma rede sobrecarregada podem enviar mensagens redundantes para a rede, fazendo com que as comunicações fiquem muito lentas. Por outro lado, Amigo forma o que os pesquisadores chamam de “panelinhas” dinâmicas – onde apenas nós líderes designados trocam mensagens entre si, enquanto nós regulares apenas conversam com seu líder. Esta técnica, dizem os pesquisadores, reduz substancialmente o tráfego de mensagens, diminuindo an opportunity de a rede travar.

“Somos uma das pessoas que descobriu que, em mensagens mesh seguras, tivemos esse ponto cego”, diz Jois. “Então propusemos alguns novos algoritmos que ajudam a resolver esse ponto cego. O roteamento por clique dinâmico basicamente permite que grupos de nós auto-organizem unidades de roteamento em uma área geográfica baseada em GPS.”

Outro exemplo é a abordagem do Amigo em relação à criptografia e ao anonimato. Os ambientes mesh anteriores não ofereciam uma maneira fácil de remover membros de grupos criptografados. (Em um cenário de protesto, a remoção do grupo pode ser necessária, por exemplo, porque um dispositivo ou seu usuário foi apreendido pelas autoridades.) Padrões de malha mais antigos também vazaram metadados que poderia revelar outros membros do grupo. Amigo visa corrigir ambos os problemas.

“Uma coisa sobre a qual falamos é o anonimato de quem está de fora”, diz Jois. “As pessoas que estão fora do seu grupo não sabem que o grupo existe.” Amigo, diz ele, adiciona novos algoritmos para garantir o anonimato de estranhos e a remoção de grupos. Jois acrescenta que o Amigo pretende atingir esses objetivos, mantendo ao mesmo tempo as proteções das redes de mensagens criptografadas existentes, como WhatsApp e sinal.

Tradicionalmente, acrescenta Jois, as mensagens criptografadas oferecem alguns recursos importantes. Um recurso envolve a proteção de mensagens anteriores: through “encaminhar sigilo”, mesmo que as chaves sejam roubadas hoje, as mensagens anteriores ainda estão seguras. A outra envolve a proteção de mensagens futuras: through “segurança pós-comprometimento”, até mesmo um sistema comprometido pode ser curado gerando novas chaves e, assim, bloqueando o acesso de um intruso a comunicações futuras. O Amigo mantém ambos os recursos.

“Acrescentamos (nossas novas proteções) ao clássico sigilo direto e à segurança pós-comprometimento”, diz Jois. “Mas talvez haja mais propriedades que precisamos do ponto de vista da segurança. Então, acho que malabarismo tudo isso será divertido.

Diogo Baradasprofessor assistente de ciência da computação na Universidade de Waterloo em Canadáacrescenta que o Amigo pode encontrar aplicações além dos protestos políticos.

“Outro cenário onde esta dinâmica de multidões é de explicit interesse inclui cenários de desastres naturais – como inundações, incêndios e terremotos – onde as comunicações pela Web podem ficar indisponíveis”, diz Baradas, que não faz parte da equipe Amigo. “E os cidadãos afetados, os socorristas e os voluntários devem coordenar-se para garantir uma resposta adequada.”

Os desenvolvedores construíram a rede mesh Amigo em torno de modelos matemáticos de multidões baseados em estudos de multidões do mundo actual. Cora Ruiz

As redes mesh de hoje não sabem nada sobre multidões

Uma verificação remaining da realidade do mundo actual sobre os padrões mesh emerge de um novo estudo sobre como as redes mesh lidam com multidões.

Cora Ruiz é estudante de pós-graduação na Jois’s Laboratório de Segurança, Privacidade e Engenharia Criptográfica na Faculdade Municipal. Ela está investigando a abordagem do estilo “caminhada aleatória” para modelando multidões na maioria dos ambientes de rede mesh.

Assim como as moléculas de nitrogênio e oxigênio em uma amostra de ar, os nós individuais da malha hoje são normalmente imaginou que cada um traçasse caminhos aleatórios cujos movimentos não estão correlacionados com nós próximos. Se é assim, diz Ruiz, que as redes mesh modelam matematicamente o comportamento da multidão, então não é de admirar redes mesh travam em certos ambientes do mundo actual.

“Não há realmente nenhuma compreensão da forma como os manifestantes se movem fisicamente nestes protestos civis em massa”, diz Ruiz sobre os modelos tradicionais de comportamento das multidões. “E sem ter essa compreensão da forma como as pessoas se movem e do que impulsiona o movimento, como ele se apresenta em qualquer nível, será quase impossível desenvolver uma solução realmente personalizada.”

Em vez disso, Ruiz está explorando maneiras de trazer modelos do que ela chama de multidões psicológicas para algoritmos de rede mesh. Ela descreveu este trabalho em agosto no Conferência Hackers no Planeta Terra em Queens, Nova York

“Multidões psicológicas são uma concentração de pessoas em um lugar que compartilham um certo senso de identidade”, diz ela. “E esse senso de identidade compartilhado pode impactar diretamente a maneira como as pessoas se movem. Elas tendem a se aproximar. Elas não toleram tanta distância entre elas. Elas se movem mais devagar.”

Jois diz que o desenvolvimento de modelos matemáticos mais realistas de multidões psicológicas é um esforço interdisciplinar. É parte matemática e parte sociologia e grupo psicologia. “O trabalho atual (de Ruiz) trata de determinar a dinâmica da comunicação e a dinâmica (de grupo), indo protestar contra ativistas e jornalistas – nesses lugares onde desligamentos da web são comuns – e descobrir quais são suas necessidades”, diz ele.

“Como a malha é fortemente impactada pelo movimento físico e pelos padrões de tráfego”, acrescenta Ruiz, “ter um forte entendimento é basic para promover o Amigo e outras futuras ferramentas de mensagens em malha”.

Jois acrescenta que Amigo tirou como inspiração para seus modelos de torcida um documento criado em 2019 por Hong Kong manifestantes pró-democracia, aconselhando colegas ativistas sobre como marchar e se reunir. A partir disso e outros estudos isso poderia ajudar a conceber modelos matemáticos de movimentos de multidão no mundo actualJois diz que Amigo representa um próximo passo importante para trazer redes mesh para o mundo actual.

“Nossos resultados mostram que é necessário algum trabalho basic nas redes mesh”, diz Jois. “Podemos ficar em nossos espaços acadêmicos e dizer: ‘Bem, isso é o que achamos necessário.’ Mas, a menos que obtenhamos isso da fonte, não saberemos.”